内容正文:
2.2.3化学反应的方向与限度
(化学平衡常数)基础知识清单
一、化学平衡常数
1.定义式
对于可逆反应:aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),在一定温度下,反应达到平衡后,将各物质的物质的量浓度代入表示式K=,得到的结果是一个定值,称为该反应的化学平衡常数。写出下表中各反应的平衡常数表达式:
化学方程式
平衡常数表达式
2NO2(g)N2O4(g)
K=
3Fe(s)+4H2O(g)Fe3O4(s)+4H2(g)
K=
Br2+H2OH++Br-+HBrO
K=
2.意义
K值越大,反应进行的程度越大,反应物转化率越大。一般地,K>105时,认为该反应进行得就基本完全了。
3.影响因素
K只受温度影响,与反应物和生成物的浓度无关。
固体、纯液体、水溶液中水的浓度可视为定值,其浓度不列入平衡常数表达式中。
4.化学平衡常数表达式与化学方程式的书写有关。
若反应方向改变、化学计量数等倍扩大或缩小,化学平衡常数也会改变。
已知两反应的平衡常数分别为K1、K2。
①若两反应互为逆反应,则K1•K2=1。
②若两反应的反应物和生成物相同,反应1的系数是反应2的n倍,则K1=K。
③若两反应相加,则总反应的平衡常数K=K1•K2。
④若两反应相减,则总反应的平衡常数K=。
二、平衡转化率
1.定义
某一反应物的平衡转化率α等于该物质在反应中已转化的量(如物质的量、物质的量浓度等)与该物质起始总量的比值。
2.表达式
平衡转化率α=×100%
对于反应aA+bBcC+dD,反应物A的平衡转化率为α(A)=×100%,式中c0(A)和c(A)分别表示A的初始浓度和A的平衡浓度。
3.意义
反应的平衡转化率能表示在一定温度和一定起始浓度下反应进行的限度。
4.相关计算——三段式
对于反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),令A、B起始物质的量分别为a mol、b mol,达到平衡后,A的消耗量为mx mol,容器容积为V L,则有
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)
起始(mol) a b 0 0
变化(mol) mx nx px qx
平衡(mol) a-mx b-nx px qx
(1)A的转化率α(A)=×100%[或等于消耗的质量(浓度)与起始质量(浓度)之比],同理可计算α(B)。
(2)α(A):α(B)=:[若a:b=m:n,即投料比等于化学计量数之比,则α(A)=α(B)]。
(3)A的体积(物质的量)分数φ(A)=×100%,同理可计算φ(B)、φ(C)、φ(D)。
(4)平衡和起始时的压强比=。
(5)混合气体的密度ρ(混)= g/L。
(6)平衡时混合气体的平均摩尔质量M= g/mol。
课后分层练
1.(2023•河北石家庄第二十一中高二月考)下列关于平衡常数的说法正确的是( )
A.在平衡常数表达式中,反应物浓度用起始浓度,生成物浓度用平衡浓度
B.化学平衡正向移动,则化学平衡常数一定变大
C.平衡常数的大小只与温度有关,而与浓度、压强、催化剂等无关
D.从平衡常数的大小可以推断一个反应进行的快慢
[答案] C
[解析] 在平衡常数表达式中,反应物浓度和生成物浓度均用平衡浓度,故A错误;平衡常数只与温度有关,温度发生变化时,平衡常数才会发生变化,故B错误;从平衡常数的大小可以推断一个反应进行的程度,不能推断反应快慢,故D错误。故选C。
2.已知下列反应的平衡常数:①S(s)+O2(g)SO2(g),K1;②S(s)+H2(g)H2S(g) K2;则反应H2(g)+SO2(g)H2S(g)+O2(g)的平衡常数是( )
A.K1-K2 B.K2 -K1
C.K2 /K1 D.K1/K2
[答案] C
[解析] 反应①的平衡常数K1=,反应②K2=,反应H2(g)+SO2(g)H2S(g)+O2(g)的平衡常数是K==K2/K1。故选C。
3.下列关于化学平衡常数的说法中,正确的是( )
A.在任何条件下,化学平衡常数都是一个定值
B.当改变反应物的浓度时,化学平衡常数会发生改变
C.化学平衡常数K与温度、反应物浓度、体系的压强都有关
D.化学平衡常数K可以推断一个可逆反应进行的程度
[答案] D
[解析] 化学平衡常数只受温度影响,同一反应温度不同,平衡常数不同,A、B、C错误。
4.某温度时N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的平衡常数K=a,则此温度下NH3(g)H2(g)+N2(g)的平衡常数为( )
A. B. C.